Estudio de parámetros atómicos y moleculares en ... - FaMAF

Capítulo 4: Estudio de Parámetros Experimentales _________________________________________________
Influencia de los parámetros estudiados en el espectro de emisión de rayos x
Los efectos de los parámetros f E , f N y θ debido a la presencia de la capa de óxido y del
recubrimiento de carbono fueron incluidos en el programa POEMA (descrito en el capítulo 3).
Consideremos una muestra metálica mono-elemental con una capa de óxido superficial de espesor z Ox
y una capa de carbono de espesor z C . Estas capas emiten rayos x y atenúan la radiación que proviene
del sustrato. Su influencia en las intensidades detectadas se describirá en los próximos párrafos,
indicando cada una de las expresiones incorporadas y/o modificadas en el programa.
La energía de incidencia efectiva influye en las secciones eficaces de ionización y en el valor de
la ionización superficial relacionada con la capa de óxido. Estos parámetros son los principales
responsables de la emisión de radiación característica del oxígeno y del elemento oxidado en esta
capa.
En cuanto a la producción de radiación característica en el sustrato, la pérdida de una fracción de
la energía incidente en las capas de la superficie afecta directamente el sobrevoltaje, el cual influye en
los parámetros involucrados en la función distribución de ionizaciones Φ(ρz) (mencionada en el
capítulo 2). Además, la emisión de Bremsstrahlung del sustrato también depende de la energía de
incidencia efectiva.
El hecho de que sólo una fracción de los electrones incidentes logre llegar a la capa de óxido y al
sustrato implica una disminución de la corriente efectiva del haz, lo cual es proporcional a la
intensidad de rayos x emitidos tanto por el óxido como por el sustrato. Por otro lado, el decrecimiento
del número de electrones que llegan al sustrato modifica la ionización superficial en la capa de óxido,
lo cual afecta la emisión de rayos x en esta capa.
Debido al apartamiento de la dirección de incidencia normal, el coeficiente de electrones
retrodispersados η aumenta, con un aumento correspondiente en la función Φ(ρz) y por ende, de la
intensidad de los rayos x emitidos.
La incidencia en la capa de óxido tampoco es perpendicular a su superficie, debido al
recubrimiento de carbono que se encuentra encima de dicha capa. Esta desviación provoca dos
efectos: un aumento en el espesor efectivo de la capa de óxido y un incremento en el número de
electrones retrodispersados en dicha capa, lo cual afecta el número de ionizaciones del carbono del
recubrimiento. El primer efecto contribuye a una generación mayor de fotones característicos O-Kα,
así como un incremento en la radiación característica producida por el metal que conforma el óxido.
Teniendo en cuenta lo anteriormente mencionado, las expresiones modificadas e introducidas en
el programa POEMA para tener en cuenta los efectos de la capa de carbono y óxido superficial serán
indicadas a continuación. La notación seguida es similar a la que utilizamos en el capítulo 3.
La relación que predice la intensidad del pico Kα de carbono detectado
presencia del recubrimiento conductor de carbono es:
recub
P
α
debido a la
ρC
zC
= i∆t
QC
, K ωC,
K Φo
ε
, C C Kα
(4.44)
A
recub
P
C , K α
,
C
siendo i el número de electrones del haz incidente por unidad de tiempo (proporcional a la corriente
del haz), ∆t el tiempo vivo de medición, Q C,K la sección eficaz de ionización de la capa K del carbono
evaluada en la energía nominal de incidencia del haz, ρ C y A C son la densidad y el peso atómico del
carbono, respectivamente, ω C,K es la producción de fluorescencia correspondiente, Φ o,C es la
ionización superficial del material que está debajo de la capa de carbono y tiene en cuenta la
posibilidad de que los electrones retrodispersados en la muestra o en el óxido ionicen la capa de
carbono y ε C,Kα es la eficiencia del detector evaluada en la energía C-Kα. Para la predicción de esta
C ,K
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